发明名称 一种光子传输性能仿真方法
摘要 本发明公开了一种光子传输性能仿真方法,包括:步骤1:设定待仿真光子数目、各光子的初始状态和介质光学特性参数;步骤2:根据初始状态发射光子,对每一光子传输路径进行追踪,追踪过程中,对经过介质界面或接收平面的光子采用修正的蒙特卡罗方法实现追踪;步骤3:基于追踪结果进行统计计算,生成光斑分布图、多径时延概率图、最大多径时延、63%光子平均多径时延和最大时延、光子所剩数目并显示。本发明是针对光子运动路径上的介质界面及接收平面,提出了修正的蒙特卡罗方法,使得仿真结果更加准确,为进一步开发激光对水下接收平台通信系统提供了更精确的仿真数据。
申请公布号 CN102594440B 申请公布日期 2015.02.11
申请号 CN201210041535.4 申请日期 2012.02.22
申请人 大连大学 发明人 丁元明;宋琳;蔡睿妍;刘治国;原程
分类号 H04B10/00(2013.01)I 主分类号 H04B10/00(2013.01)I
代理机构 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人 李馨
主权项 一种光子传输性能仿真方法,其特征在于包括:步骤1:设定待仿真光子数目、各光子的初始状态和介质光学特性参数,初始状态包括光子的坐标r(X,Y,Z),光子的运动方向ψ,光子运动路径长度l,光子能量权值W,介质光学特性参数包括介质吸收系数μ<sub>a</sub>、介质散射系数μ<sub>s</sub>;步骤2:根据初始状态发射光子,对每一光子传输路径进行追踪,追踪过程中,对经过介质界面或接收平面的光子采用修正的蒙特卡罗方法实现追踪:步骤3:基于追踪结果进行统计计算,生成光斑分布图、多径时延概率分布图、最大平均时延、63%光子平均多径时延和63%光子最大多径时延、接收面光子数并显示;其中,修正的蒙特卡罗方法包括:修正的光子步长公式:d′=d<sub>v</sub>/cosθ,修正的多径时延公式:<img file="FDA0000525650070000011.GIF" wi="408" he="130" />修正的光子行走被吸收的概率:<img file="FDA0000525650070000012.GIF" wi="354" he="130" />d<sub>v</sub>是光子前坐标为与大气‑水界面的垂直距离,d′是修正后的光子步长,θ是光子当前坐标方向与接收平面法向方向的夹角,Δt′是修正后的多径时延,Δt是遇到边界条件时的多径时延,d是遇到边界条件时的光子步长,p′是修正后的光子行走被吸收的概率,p是遇到边界条件时光子行走被吸收的概率;其中,步骤3又包括:步骤31:将到达接收面的光子数进行统计,得出接收面光子数;步骤32:将到达接收面的光子的光斑分布进行统计,得到光斑分布图;步骤33:将所有光子多径时延进行统计,得到最大平均时延;步骤34:将所有光子多径时延的总和除以所有光子数,得到平均多径时延;步骤35:统计大约63%的光子落在的区域定义为63%半径,得到63%光子最大多径时延以及63%光子平均多径时延;步骤36:将到达接收面的光子的能量权值进行相加,得到接收面光子权值总和;步骤37:将63%光子的多径时延进行统计并按概率排列,得到多径时延概率分布图。
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